Спільна група вчених з Ізраїлю та Швейцарії відзвітувала про створення найбільш ефективного на сьогоднішній день фотоанода з оксиду металу для застосування в фотоелектрохімічних осередках - пристроях, що дозволяють добувати водень в рамках процесу, відомого, як «розщеплення» молекули води за допомогою сонячного світла. Наукові досягнення, в яких задіяні детально охарактеризовані наноструктури з оксиду заліза. в майбутньому потенційно можуть допомогти в розробці більш ефективних сонячних батарей.
Процес розщеплення води за допомогою сонячного світла, в рамках якого вода розділяється на водень і кисень. може в майбутньому стати найбільш чистим способом виробництва енергії з поновлюваного джерела. Тож не дивно, що дослідники по всьому світу зайняті пошуком ефективних матеріалів для виробництва фотоелектродов, які можна було б використовувати в цьому процесі.
Одним з матеріалів, найкращим чином підходять для виробництва фотоелектродов, є гематит або оксид заліза (іржа). З одного боку, залізо - дешевий ресурс, доступний у великих кількостях. З іншого, гематит відрізняється високою ефективністю перетворення енергії (до 14 - 17%). Тим не менш, до цих пір до кінця не було яcно, як дефекти в цьому матеріалі впливають на його здатність перетворювати сонячну енергію в водневе паливо, а також, чому деякі фотоелектроди з гематиту виявляються більш ефективними.
У спробах відповісти на ці питання спільна група вчених з École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Швейцарія) і Israel Institute of Technology (Ізраїль) вирішила дізнатися, як впливають на процес перетворення окремі наноструктури гематиту. Хоча відомо, що на сантиметровому фотоелектроде можуть бути присутніми мільйони подібних наноструктур, до сих пір їх вплив оцінювалося в комплексі (нехтуючи властивостями окремих наноструктур). Інтерес до деталізації цієї сфери знань до сих пір не проявлявся колегами вчених, незважаючи на те, що ранні дослідження вже показали відмінності в ефективності перетворень окремих наноструктур.
Вивчення різних нанооб'єктів на поверхні електрода, в якому були також задіяні методики просвічує електронної мікроскопії, дозволило вченим знайти найбільш оптимальні конструкції та запропонувати метод синтезу для створення електродів, найбільш ефективних з точки зору розщеплення води. Нововведення забезпечили фототок на рівні 4 мА / см 2. що є найбільшим значенням, коли або досягнутим для гематиту і взагалі будь-яких фотоелектродов на основі оксидів металів.
Як вважають вчені, їх робота допоможе в майбутньому зробити більш ефективні осередки для розщеплення води, а також сонячні батареї. Хоча перш ніж технологія досягне комерційного ринку, належить виконати ще багато роботи. Продовжуючи дослідження наноструктур гематиту, вчені планують визначити дефекти і інші «вузькі» місця фотоелектрода, що перешкоджають підвищенню ефективності розщеплення води за допомогою сонячної енергії.